CN107385315A - 一种表面刚性高耐磨球墨铸铁及其制造工艺 - Google Patents

一种表面刚性高耐磨球墨铸铁及其制造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种表面刚性高耐磨球墨铸铁及其制造工艺，涉及球墨铸铁材料技术领域。该球墨铸铁的所含化学成分及各成分重量百分比为C：2.8～3.35％，Si：4.3～4.7％，Mo：1.3～2.5％，Cu：1.1～2.2％，Cr：0.63～0.92％，Ti：0.16～0.19％，Ni：3.17～3.73％，V：0.032～0.081％，Zn：0.12～0.21％，W：0.012～0.021％，Re：0.03～0.05％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe。本发明通过采用的多元素低合金高耐磨球墨铸铁成分设计经济合理，具有高强韧结构铸钢的良好综合工艺性能，合金元素使铸铁的基体组织发生变化，从而具有相应的耐热、耐磨、耐蚀、耐低温或无磁等特性。用于制造矿山、化工机械和仪器、仪表等的零部件。

Description

一种表面刚性高耐磨球墨铸铁及其制造工艺
技术领域
本发明属于球墨铸铁材料技术领域，特别是涉及一种表面刚性高耐磨球墨铸铁及其制造工艺。
背景技术
球墨铸铁具有较高的强度和韧性，良好的耐磨性和耐热性。作为一种重要的工程材料，球墨铸铁广泛应用于国民经济各部门。对于汽车制造业来说，球墨铸铁具有特别的重要性，汽车上的很多重要的零部件，如各类保安铸件、曲轴等都是采用的球墨铸铁。从球墨铸铁的化学成分、球化机理入手较系统地研究了碳当量对球墨铸铁的铸造性能、力学性能和铸件质量的影响。研究结果表明：
1)碳当量对球铁的铸造性能有一定的影响，碳当量增加，球铁的流动性增加；
2)碳当量直接影响球铁的铸态组织和力学性能，因而可以通过调整CE值来控制球铁的强度和硬度；
3)碳、硅量多少将直接影响球化效果。硅量越多，石墨球数目越多且石墨圆整度越高；但硅量太高，会使铸件出现石墨漂浮缺陷。
4)碳当量与缩孔、缩松的大小、分布有密切关系，随着碳当量的提高，缩孔体积不断增加，碳当量在4.2％左右时，缩孔体积最大，碳当量继续增加，缩孔体积反而减小，但分散性缩松增加，在生产范围内，增加硅量有助于缩孔和表面缩陷的减少，但对缩松影响甚微。在以上研究结果的基础上，结合工厂实际生产条件，提出了一套科学的控制球铁碳当量的实用方法。并通过生产实践，有效地减少了球铁件的缺陷和废品，提高了球铁铸件的质量等级。使轿车保安件实现了优质、稳定、批量生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种表面刚性高耐磨球墨铸铁及其制造工艺。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种表面刚性高耐磨球墨铸铁，该球墨铸铁的所含化学成分及各成分重量百分比为C：2.8～3.35％，Si：4.3～4.7％，Mo：1.3～2.5％，Cu：1.1～2.2％，Cr：0.63～0.92％，Ti：0.16～0.19％，Ni：3.17～3.73％，V：0.032～0.081％，Zn：0.12～0.21％，W：0.012～0.021％，Re：0.03～0.05％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe。
进一步地，所述该球墨铸铁的所含化学成分及各成分重量百分比为：C：2.98％，Si：4.3％，Mo：1.53％，Cu：1.2％，Cr：0.68％，Ti：0.17％，Ni：3.22％，V：0.033％，Zn：0.13％，W：0.012％，Re：0.03％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe。
进一步地，所述该球墨铸铁的所含化学成分及各成分重量百分比为：C：3.18％，Si：4.47％，Mo：1.55％，Cu：2.2％，Cr：0.81％，Ti：0.18％，Ni：3.43％，V：0.071％，Zn：0.21％，W：0.018％，Re：0.04％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe。
进一步地，所述该球墨铸铁的所含化学成分及各成分重量百分比为：C：3.25％，Si：4.67％，Mo：2.25％，Cu：1.12％，Cr：0.89％，Ti：0.19％，Ni：3.67％，V：0.032％，Zn：0.12％，W：0.020％，Re：0.05％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe。
一种表面刚性高耐磨球墨铸铁的制造工艺，包括如下步骤：
步骤一，将各组分按照重量百分比如下C：2.8～3.35％，Si：4.3～4.7％，Mo：1.3～2.5％，Cu：1.1～2.2％，Cr：0.63～0.92％，Ti：0.16～0.19％，Ni：3.17～3.73％，V：0.032～0.081％，Zn：0.12～0.21％，W：0.012～0.021％，Re：0.03～0.05％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe，得到原铁液；
步骤二，步骤一中的原铁液出炉温度1461℃～1500℃，通过采用包内冲入法加入原铁液重量2.1～2.6％的球化剂、0.36～0.41％的孕育剂和0.36～0.39％的铜；
步骤三，在经过步骤二后，在3-5min内降至1350℃～1410℃，并随流孕育加入原铁液重量0.33～0.37％的孕育剂；
步骤四，得铁液，浇注；
其中，所述孕育剂为镁硅铁孕育剂，组成为69.5wt％硅、3.5wt％镁和26.5wt％的铁；
球化剂中各组分的重量百分比为Mg：8.0～10.0％，Re：3.3～3.5％，Si：28～31％，Cr：0.5～0.6％，Al：0.9～1.2％，Ti：0.4，其余为Fe；
铁液浇注过程中用铁液重量0.05％的孕育剂进行瞬时孕育，浇筑时间在5-13分钟；
将原铁液的三分之二冲入包内进行球化处理，包内原铁液镇静后加入剩余铁液。
本发明具有以下有益效果：
本发明采用的多元素低合金高耐磨球墨铸铁成分设计经济合理，具有高强韧结构铸钢的良好综合工艺性能，合金元素使铸铁的基体组织发生变化，从而具有相应的耐热、耐磨、耐蚀、耐低温或无磁等特性。用于制造矿山、化工机械和仪器、仪表等的零部件。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明为一种表面刚性高耐磨球墨铸铁，该球墨铸铁的所含化学成分及各成分重量百分比为C：2.8～3.35％，Si：4.3～4.7％，Mo：1.3～2.5％，Cu：1.1～2.2％，Cr：0.63～0.92％，Ti：0.16～0.19％，Ni：3.17～3.73％，V：0.032～0.081％，Zn：0.12～0.21％，W：0.012～0.021％，Re：0.03～0.05％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe。
其中，该球墨铸铁的所含化学成分及各成分重量百分比为：C：2.98％，Si：4.3％，Mo：1.53％，Cu：1.2％，Cr：0.68％，Ti：0.17％，Ni：3.22％，V：0.033％，Zn：0.13％，W：0.012％，Re：0.03％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe。
其中，该球墨铸铁的所含化学成分及各成分重量百分比为：C：3.18％，Si：4.47％，Mo：1.55％，Cu：2.2％，Cr：0.81％，Ti：0.18％，Ni：3.43％，V：0.071％，Zn：0.21％，W：0.018％，Re：0.04％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe。
其中，该球墨铸铁的所含化学成分及各成分重量百分比为：C：3.25％，Si：4.67％，Mo：2.25％，Cu：1.12％，Cr：0.89％，Ti：0.19％，Ni：3.67％，V：0.032％，Zn：0.12％，W：0.020％，Re：0.05％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe。
一种表面刚性高耐磨球墨铸铁的制造工艺，包括如下步骤：
步骤一，将各组分按照重量百分比如下C：2.8～3.35％，Si：4.3～4.7％，Mo：1.3～2.5％，Cu：1.1～2.2％，Cr：0.63～0.92％，Ti：0.16～0.19％，Ni：3.17～3.73％，V：0.032～0.081％，Zn：0.12～0.21％，W：0.012～0.021％，Re：0.03～0.05％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe，得到原铁液；
步骤二，步骤一中的原铁液出炉温度1461℃～1500℃，通过采用包内冲入法加入原铁液重量2.1～2.6％的球化剂、0.36～0.41％的孕育剂和0.36～0.39％的铜；
步骤三，在经过步骤二后，在3-5min内降至1350℃～1410℃，并随流孕育加入原铁液重量0.33～0.37％的孕育剂；
步骤四，得铁液，浇注；
其中，所述孕育剂为镁硅铁孕育剂，组成为69.5wt％硅、3.5wt％镁和26.5wt％的铁；
球化剂中各组分的重量百分比为Mg：8.0～10.0％，Re：3.3～3.5％，Si：28～31％，Cr：0.5～0.6％，Al：0.9～1.2％，Ti：0.4，其余为Fe；
铁液浇注过程中用铁液重量0.05％的孕育剂进行瞬时孕育，浇筑时间在5-13分钟；
将原铁液的三分之二冲入包内进行球化处理，包内原铁液镇静后加入剩余铁液。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种表面刚性高耐磨球墨铸铁，其特征在于：该球墨铸铁的所含化学成分及各成分重量百分比为C：2.8～3.35％，Si：4.3～4.7％，Mo：1.3～2.5％，Cu：1.1～2.2％，Cr：0.63～0.92％，Ti：0.16～0.19％，Ni：3.17～3.73％，V：0.032～0.081％，Zn：0.12～0.21％，W：0.012～0.021％，Re：0.03～0.05％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种表面刚性高耐磨球墨铸铁，其特征在于，所述该球墨铸铁的所含化学成分及各成分重量百分比为：C：2.98％，Si：4.3％，Mo：1.53％，Cu：1.2％，Cr：0.68％，Ti：0.17％，Ni：3.22％，V：0.033％，Zn：0.13％，W：0.012％，Re：0.03％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe。
3.根据权利要求1所述的一种表面刚性高耐磨球墨铸铁，其特征在于，所述该球墨铸铁的所含化学成分及各成分重量百分比为：C：3.18％，Si：4.47％，Mo：1.55％，Cu：2.2％，Cr：0.81％，Ti：0.18％，Ni：3.43％，V：0.071％，Zn：0.21％，W：0.018％，Re：0.04％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe。
4.根据权利要求1所述的一种表面刚性高耐磨球墨铸铁，其特征在于，所述该球墨铸铁的所含化学成分及各成分重量百分比为：C：3.25％，Si：4.67％，Mo：2.25％，Cu：1.12％，Cr：0.89％，Ti：0.19％，Ni：3.67％，V：0.032％，Zn：0.12％，W：0.020％，Re：0.05％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe。
5.如权利要求1-4任意一所述的一种表面刚性高耐磨球墨铸铁的制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将各组分按照重量百分比如下C：2.8～3.35％，Si：4.3～4.7％，Mo：1.3～2.5％，Cu：1.1～2.2％，Cr：0.63～0.92％，Ti：0.16～0.19％，Ni：3.17～3.73％，V：0.032～0.081％，Zn：0.12～0.21％，W：0.012～0.021％，Re：0.03～0.05％，P＜0.12，S＜0.03，其余为Fe，得到原铁液；
步骤二，步骤一中的原铁液出炉温度1461℃～1500℃，通过采用包内冲入法加入原铁液重量2.1～2.6％的球化剂、0.36～0.41％的孕育剂和0.36～0.39％的铜；
步骤三，在经过步骤二后，在3-5min内降至1350℃～1410℃，并随流孕育加入原铁液重量0.33～0.37％的孕育剂；
步骤四，得铁液，浇注；
其中，所述孕育剂为镁硅铁孕育剂，组成为69.5wt％硅、3.5wt％镁和26.5wt％的铁；
球化剂中各组分的重量百分比为Mg：8.0～10.0％，Re：3.3～3.5％，Si：28～31％，Cr：0.5～0.6％，Al：0.9～1.2％，Ti：0.4，其余为Fe；
铁液浇注过程中用铁液重量0.05％的孕育剂进行瞬时孕育，浇筑时间在5-13分钟；
将原铁液的三分之二冲入包内进行球化处理，包内原铁液镇静后加入剩余铁液。
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